JP2008060981A - Image observation apparatus - Google Patents

Image observation apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2008060981A
JP2008060981A JP2006236437A JP2006236437A JP2008060981A JP 2008060981 A JP2008060981 A JP 2008060981A JP 2006236437 A JP2006236437 A JP 2006236437A JP 2006236437 A JP2006236437 A JP 2006236437A JP 2008060981 A JP2008060981 A JP 2008060981A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
subject
imaging
movement
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006236437A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Fujimoto
誠 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2006236437A priority Critical patent/JP2008060981A/en
Publication of JP2008060981A publication Critical patent/JP2008060981A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a video see-through type image observation apparatus capable of preventing an image having after-image from being observed when imaging and observing a fast-moving object. <P>SOLUTION: The image observation apparatus 20 includes: an imaging system which includes an imaging element 2 and images an object; a display element 15 which displays an image generated based on an output signal from the imaging element; an eye-piece optical system 16 for observing the image displayed on the display element; and a motion detecting means 9 which detects the motion of the object from the generated image. A control means 11 controls an electronic shutter speed of the imaging element in accordance with the moving speed of the object detected by the motion detecting unit. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像系により取得した外界画像を表示素子に表示して接眼光学系を介して観察する画像観察装置に関する。   The present invention relates to an image observation apparatus that displays an external image acquired by an imaging system on a display element and observes the image through an eyepiece optical system.

外界画像をCCDセンサ等の撮像素子を含む撮像系を用いて取得し、その外界画像をLCD等の表示素子に表示して接眼光学系を介して観察させる、いわゆるビデオシースルー型の画像観察装置が従来提案されている(例えば、特許文献1)。   A so-called video see-through type image observation apparatus that acquires an external image using an imaging system including an image sensor such as a CCD sensor, displays the external image on a display element such as an LCD, and observes the image through an eyepiece optical system. Conventionally proposed (for example, Patent Document 1).

また、このようなビデオシースルー型画像観察装置では、外界画像(現実空間画像)に対してCG(コンピュータグラフィクス)画像やビデオカメラ等の撮像装置による記録画像といった仮想空間画像を合成して表示及び観察可能とする場合もある。   Further, in such a video see-through type image observation apparatus, a virtual space image such as a CG (computer graphics) image or a recorded image obtained by an imaging device such as a video camera is combined with an external image (real space image) for display and observation. Sometimes it is possible.

ところで、このような画像観察装置では、あたかも外界を裸眼で観察しているように観察者が感じるように、外界画像をできるだけ遅延なく、高いフレームレートで表示する必要がある。これは、外界画像の表示に遅延があると、実際の外界の動き(例えば、観察者自身の手の動き)と観察画像上での動きとでずれが生じ、観察者に違和感を与えてしまうからである。   By the way, in such an image observation apparatus, it is necessary to display an external image at a high frame rate with as little delay as possible so that the observer feels as if the external environment is being observed with the naked eye. This is because if there is a delay in the display of the external image, the actual external movement (for example, the movement of the observer's own hand) and the movement on the observation image will occur, giving the viewer a sense of incongruity. Because.

一般に、人間は、高速で変化するパターンや画像を認識できる時間分解能は10Hz程度であり、20Hzになると殆んど認識できないとされている。このため、図8に示すように黒い長方形物体が1秒間に20回転、つまり120rpm以上の高速で回転すると、人間には、図9に示すような中心が黒くて周辺ほど明るくなる灰色の丸物体として認識される。   In general, humans can recognize patterns and images that change at high speeds in the order of 10 Hz. For this reason, when a black rectangular object is rotated 20 times per second, that is, at a high speed of 120 rpm or more as shown in FIG. 8, the human being has a gray circle object whose center is black and the surrounding area is brighter as shown in FIG. Recognized as

逆に言えば、外界画像の表示遅延が0.05秒程度であれば、観察者にそれほど大きな違和感を与えないと考えられる。
特開2001−133725号公報(図1等)
In other words, if the display delay of the external image is about 0.05 seconds, it is considered that the observer does not feel so uncomfortable.
JP 2001-133725 A (FIG. 1 etc.)

しかしながら、上記のような画像観察装置では、外界画像の撮影系により撮像(光電変換)から表示素子上での表示までには、電気的な処理の遅れに起因して、数フレーム分の遅れが発生する。例えば、60Hz(60fps)のフレームレートで撮像した画像を表示素子に表示させる場合、観察者は、上記時間分解能の0.05秒程度の間に2〜3フレームの画像を見ることになる。   However, in the image observation apparatus as described above, there is a delay of several frames from imaging (photoelectric conversion) to display on the display element by an external image capturing system due to a delay in electrical processing. appear. For example, when an image captured at a frame rate of 60 Hz (60 fps) is displayed on the display element, the observer sees an image of 2 to 3 frames within about 0.05 seconds of the time resolution.

このため、例えば図10に示すように、観察対象である物体が0.05秒の間にある程度大きく移動すると、図11に示すように、互いに物体位置が異なる2つ又は3つの画像が重なった画像、いわゆる残像のある画像として観察されてしまう。   For this reason, for example, as shown in FIG. 10, when an object to be observed moves to some extent during 0.05 seconds, two or three images with different object positions overlap each other as shown in FIG. The image is observed as a so-called afterimage.

本発明は、動きの速い被写体を撮像及び観察する場合に、残像のある画像が観察されてしまうことを回避できるようにしたビデオシースルー型の画像観察装置及びその制御方法を提供することを目的の1つとしている。   An object of the present invention is to provide a video see-through type image observing apparatus and a control method thereof that can prevent an image having an afterimage from being observed when a fast-moving subject is imaged and observed. One.

本発明の一側面としての画像観察装置は、撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系と、該生成された画像から被写体の動きを検出する動き検出手段とを有する。そして、該動き検出部で検出された被写体の動き速度に応じて、撮像素子の電子シャッタ速度を制御する制御手段を有することを特徴とする。   An image observation apparatus according to an aspect of the present invention includes an imaging device, an imaging system that images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and a display on the display device An eyepiece optical system for observing the generated image, and motion detection means for detecting the motion of the subject from the generated image. And it has the control means which controls the electronic shutter speed of an image sensor according to the motion speed of the subject detected by the motion detector.

また、本発明の他の側面としての画像観察装置は、撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系と、該生成された画像から被写体の動きを検出する動き検出手段と、該生成された画像における動き検出手段により被写体の動きが検出された画素を含む画素エリアで画素加算及びスムージング処理を行う画像処理手段とを有する。そして、動き検出部で検出された被写体の動き速度に応じて、上記画素エリアの大きさを変更する制御手段を有することを特徴とする。   In addition, an image observation apparatus according to another aspect of the present invention includes an imaging device, an imaging system that images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and the display An eyepiece optical system for observing the image displayed on the element, a motion detection means for detecting the motion of the subject from the generated image, and the motion of the subject is detected by the motion detection means in the generated image Image processing means for performing pixel addition and smoothing processing in a pixel area including pixels. And it has the control means which changes the magnitude | size of the said pixel area according to the moving speed of the to-be-photographed object detected by the motion detection part, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明の他の側面としての画像観察装置は、撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系と、該生成された画像から被写体の動きを検出する動き検出手段と、該生成された画像における動き検出手段により被写体の動きが検出された画素を含む画素エリアで画素加算及びスムージング処理を行う画像処理手段とを有する。そして、動き検出部で検出された被写体の動き速度が第1の動き速度より速い場合に、画像処理手段に上記画素エリアでの画素加算及びスムージング処理を行わせる制御手段とを有することを特徴とする。   In addition, an image observation apparatus according to another aspect of the present invention includes an imaging device, an imaging system that images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and the display An eyepiece optical system for observing the image displayed on the element, a motion detection means for detecting the motion of the subject from the generated image, and the motion of the subject is detected by the motion detection means in the generated image Image processing means for performing pixel addition and smoothing processing in a pixel area including pixels. And a control unit that causes the image processing unit to perform pixel addition and smoothing processing in the pixel area when the motion speed of the subject detected by the motion detection unit is faster than the first motion speed. To do.

さらに、本発明の他の側面としての画像観察装置は、撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系と、該生成された画像から被写体の動きを検出する動き検出手段と、該生成された画像であって複数のフレーム画像に対して画素加算処理を行う画像処理手段とを有する。そして、動き検出部で検出された被写体の動き速度が第1の動き速度より速い場合に、画像処理手段に上記複数のフレーム画像に対する画素加算処理を行わせることを特徴とする。   Furthermore, an image observation apparatus according to another aspect of the present invention includes an imaging element, an imaging system that images a subject, a display element that displays an image generated based on an output signal from the imaging element, and the display An eyepiece optical system for observing an image displayed on the element, a motion detection means for detecting a motion of a subject from the generated image, and pixel addition for the generated image and a plurality of frame images Image processing means for performing processing. Then, when the motion speed of the subject detected by the motion detection unit is faster than the first motion speed, the image processing means is made to perform pixel addition processing on the plurality of frame images.

また、本発明の他の側面である制御方法は、撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系とを有する画像観察装置の制御方法である。該制御方法は、該生成された画像から被写体の動きを検出する検出ステップと、該検出ステップで検出された被写体の動き速度に応じて、撮像素子の電子シャッタ速度を制御するステップとを有することを特徴とする。   In addition, a control method according to another aspect of the present invention includes an imaging device that includes an imaging device, images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and the display device And an eyepiece optical system for observing an image displayed on the screen. The control method includes a detection step of detecting the movement of the subject from the generated image, and a step of controlling the electronic shutter speed of the image sensor according to the movement speed of the subject detected in the detection step. It is characterized by.

また、本発明の他の側面である制御方法は、撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系とを有する画像観察装置の制御方法である。該制御方法は、該生成された画像から被写体の動きを検出する検出ステップと、該生成された画像における検出ステップにより被写体の動きが検出された画素を含む画素エリアで画素加算及びスムージング処理を行う処理ステップとを有する。そして、処理ステップにおいて、検出ステップで検出された被写体の動き速度に応じて、上記画素エリアの大きさを変更することを特徴とする。   In addition, a control method according to another aspect of the present invention includes an imaging device that includes an imaging device, images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and the display device And an eyepiece optical system for observing an image displayed on the screen. The control method performs a pixel addition and smoothing process in a pixel area including a detection step of detecting the movement of the subject from the generated image and a pixel in which the movement of the subject is detected by the detection step in the generated image. Processing steps. In the processing step, the size of the pixel area is changed according to the movement speed of the subject detected in the detection step.

また、本発明の他の側面である制御方法は、撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系とを有する画像観察装置の制御方法である。該制御方法は、該生成された画像から被写体の動きを検出する検出ステップと、該生成された画像における検出ステップにより被写体の動きが検出された画素を含む画素エリアで画素加算及びスムージング処理を行う処理ステップとを有する。そして、処理ステップにおいて、検出ステップで検出された被写体の動き速度が第1の動き速度より速い場合に、上記画素エリアでの画素加算及びスムージング処理を行うことを特徴とする。   In addition, a control method according to another aspect of the present invention includes an imaging device that includes an imaging device, images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and the display device And an eyepiece optical system for observing an image displayed on the screen. The control method performs a pixel addition and smoothing process in a pixel area including a detection step of detecting the movement of the subject from the generated image and a pixel in which the movement of the subject is detected by the detection step in the generated image. Processing steps. In the processing step, when the movement speed of the subject detected in the detection step is faster than the first movement speed, pixel addition and smoothing processing are performed in the pixel area.

さらに、本発明の他の側面である制御方法は、撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系とを有する画像観察装置の制御方法である。該制御方法は、該生成された画像から被写体の動きを検出する検出ステップと、該生成された画像であって複数のフレーム画像に対して画素加算処理を行う処理ステップとを有する。そして、処理ステップにおいて、検出ステップで検出された被写体の動き速度が第1の動き速度より速い場合に、複数のフレーム画像に対して画素加算処理を行うことを特徴とする。   Furthermore, a control method according to another aspect of the present invention includes an imaging device that includes an imaging device, images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and the display device. And an eyepiece optical system for observing an image displayed on the screen. The control method includes a detection step of detecting a motion of a subject from the generated image, and a processing step of performing pixel addition processing on the generated image and a plurality of frame images. In the processing step, when the movement speed of the subject detected in the detection step is faster than the first movement speed, pixel addition processing is performed on a plurality of frame images.

本発明によれば、動きの速い被写体を撮像した画像に対して、残像を目立たなくする処理を行ってこれを観察させることで、観察者に違和感のない良好な画像観察を行わせることができる。   According to the present invention, it is possible to cause an observer to perform a good image observation without a sense of incongruity by performing a process of making an afterimage inconspicuous on an image obtained by imaging a fast-moving subject. .

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1には、本発明の実施例1である画像観察システムの構成を示す。図1において、20はビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイ(画像観察装置)であり、30は該ヘッドマウントディスプレイ20に対してCG画像やビデオカメラ等の撮像装置により記録された仮想空間画像を供給する画像供給装置としてのパーソナルコンピュータである。   FIG. 1 shows the configuration of an image observation system that is Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a video see-through head mounted display (image observation apparatus), and 30 denotes an image for supplying a virtual space image recorded by an imaging apparatus such as a CG image or a video camera to the head mounted display 20. It is a personal computer as a supply device.

ビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイ20において、撮像レンズ1により形成された被写体像は、CCDセンサやCMOSセンサ等により構成される固体撮像素子2の撮像面上に結像される。撮像素子2は、パルス発生回路4から出力されるタイミングパルス信号に基づいて動作する駆動回路3からの駆動パルス信号により駆動される。撮像レンズ1および撮像素子2により撮像系が構成される。   In the video see-through head mounted display 20, the subject image formed by the imaging lens 1 is formed on the imaging surface of the solid-state imaging device 2 constituted by a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like. The image sensor 2 is driven by a drive pulse signal from a drive circuit 3 that operates based on a timing pulse signal output from the pulse generation circuit 4. The imaging lens 1 and the imaging element 2 constitute an imaging system.

撮像素子2からの撮像出力信号は、プリアンプ5にて所定レベルに増幅された後、カメラプロセス回路6に入力される。カメラプロセス回路6は、撮像出力信号に対してガンマ補正等の信号処理を施し、順次フレーム画像を生成する。   An imaging output signal from the imaging device 2 is amplified to a predetermined level by the preamplifier 5 and then input to the camera process circuit 6. The camera process circuit 6 performs signal processing such as gamma correction on the imaging output signal, and sequentially generates frame images.

カメラプロセス回路6において生成されたフレーム画像は、順次、LCD等により構成される表示素子15に送られて表示される。観察者は、表示素子15に表示された画像を接眼光学系16を通して観察する。Eは観察者の眼である。   The frame images generated in the camera process circuit 6 are sequentially sent to and displayed on the display element 15 constituted by an LCD or the like. The observer observes the image displayed on the display element 15 through the eyepiece optical system 16. E is the observer's eye.

また、カメラプロセス回路6において生成された1つのフレーム画像は、フレームメモリ7に書き込まれる。また、これに先だってフレームメモリ7に書き込まれていた1つ前のフレーム画像は、フレームメモリ8に書き込まれる。フレームメモリ7,8に書き込まれた2つのフレーム画像(すなわち、互いに時間差を有して撮像及び生成された2つの画像)は、動き検出部としての動きベクトル検出回路9に入力される。   One frame image generated in the camera process circuit 6 is written in the frame memory 7. Also, the previous frame image written in the frame memory 7 prior to this is written in the frame memory 8. Two frame images written in the frame memories 7 and 8 (that is, two images captured and generated with a time difference from each other) are input to a motion vector detection circuit 9 as a motion detection unit.

動きベクトル検出回路9は、入力された2つのフレーム画像から、公知の動きベクトル検出方法を用いて、画素毎に被写体の動きの方向と大きさ(速度)を表す動きベクトルを検出する。そして、動きベクトルの検出結果は、マイクロコンピュータにより構成されるシステム制御部11に送られる。   The motion vector detection circuit 9 detects a motion vector representing the direction and magnitude (speed) of the subject motion for each pixel from the input two frame images using a known motion vector detection method. Then, the motion vector detection result is sent to the system control unit 11 constituted by a microcomputer.

システム制御部11は、入力された動きベクトルにより示される被写体の動き速度(以下、動きベクトル速度という)に応じて、撮像素子2の電子シャッタ速度とプリアンプ5のゲインの制御を行う。電子シャッタは、撮像素子2の受光部での光電変換により得られる電荷の蓄積を所定時間で一旦停止し、該所定時間内に蓄積された電荷をレジスタを介して撮像出力信号として読み出す(転送する)動作であり、動画撮影ではこの動作が繰り返されることで、順次フレーム画像が生成されていく。そして、上記所定時間が電子シャッタ速度に相当する。   The system control unit 11 controls the electronic shutter speed of the image sensor 2 and the gain of the preamplifier 5 according to the motion speed of the subject indicated by the input motion vector (hereinafter referred to as motion vector speed). The electronic shutter temporarily stops accumulation of electric charge obtained by photoelectric conversion in the light receiving unit of the image sensor 2 at a predetermined time, and reads (transfers) the electric charge accumulated within the predetermined time as an imaging output signal through the register. In the moving image shooting, by repeating this operation, frame images are sequentially generated. The predetermined time corresponds to the electronic shutter speed.

ここで、図2を用いて、本実施例における動きベクトル速度と電子シャッタ速度との関係について説明する。図2には、撮像レンズ1、撮像素子2及び被写体Aを示している。   Here, the relationship between the motion vector speed and the electronic shutter speed in this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the imaging lens 1, the imaging device 2, and the subject A are shown.

一般に、撮像系の画角は、垂直方向(図2の紙面に垂直な方向)よりも水平方向(図2の紙面に平行な方向)のほうが広く、また、撮像される被写体の動きも垂直方向よりも水平方向の動きが多い。このため、本実施例では、水平方向を基準として考える。   In general, the angle of view of the imaging system is wider in the horizontal direction (the direction parallel to the paper surface in FIG. 2) than in the vertical direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2), and the movement of the subject to be imaged is also in the vertical direction. More horizontal movement than For this reason, in this embodiment, the horizontal direction is considered as a reference.

撮像系の水平画角をφ°、撮像素子2の水平解像度をωピクセルとする。また、撮像素子2上で被写体の移動速度、すなわち動きベクトル速度をPピクセル/sとする。この場合、人間の目の分解能が画角に換算して1分程度であり、時間分解能の0.05秒で被写体が画角換算で1分以上動くと、残像のある画像が観察されてしまう。   The horizontal field angle of the imaging system is φ °, and the horizontal resolution of the imaging device 2 is ω pixels. Further, the moving speed of the subject on the image sensor 2, that is, the motion vector speed is set to P pixels / s. In this case, the resolution of the human eye is about 1 minute in terms of angle of view, and if the subject moves for 1 minute or more in terms of angle of view with a time resolution of 0.05 seconds, an image with an afterimage is observed. .

画角換算での1分は、撮像素子2上でω/(60×φ)ピクセルに相当する。このため、ω/(60×φ)/0.05=ω/(3×φ)[ピクセル/s]以上の動きベクトル速度であれば、観察者は残像のある観察画像として認識する。   One minute in terms of angle of view corresponds to ω / (60 × φ) pixels on the image sensor 2. Therefore, if the motion vector speed is equal to or higher than ω / (60 × φ) /0.05=ω/ (3 × φ) [pixel / s], the observer recognizes the observation image as an afterimage.

また、撮像素子2の水平解像度によっては、1分相当のピクセル数が、2ピクセル以下の場合もあり得る。つまり、ω/(60×φ)<2の場合は、0.05秒の間に2〜3ピクセル、つまり40ピクセル/s以上の動きベクトル速度で被写体が移動する場合に、観察者は残像のある画像を認識する。   Further, depending on the horizontal resolution of the image sensor 2, the number of pixels corresponding to 1 minute may be 2 pixels or less. In other words, when ω / (60 × φ) <2, the observer moves to the afterimage when the subject moves at a motion vector speed of 2 to 3 pixels, that is, 40 pixels / s or more in 0.05 seconds. Recognize an image.

これらのことから、電子シャッタ速度の制御に対する動きベクトル速度の閾値(第1の動き速度)を、
ω/(60×φ)>2の場合は、ω/(3×φ)[ピクセル/s]
ω/(60×φ)≦2の時、40ピクセル/s
とするとよい。
From these, the threshold of the motion vector speed (first motion speed) for the control of the electronic shutter speed is
When ω / (60 × φ)> 2, ω / (3 × φ) [pixel / s]
When ω / (60 × φ) ≦ 2, 40 pixels / s
It is good to do.

本実施例では、撮像素子2の駆動周波数は60Hzであり、電子シャッタ速度を、例えば1/500秒から1/60秒まで変化させることができる。また、撮像レンズ1の水平画角φは50°、撮像素子2の解像度(画素数)は、VGA出力に対応した水平640(=ω)ピクセル、垂直480ピクセルである。このため、
ω/(60×φ)≒0.2ピクセル≦2
である。したがって、上記閾値は、40ピクセル/sである。
In this embodiment, the drive frequency of the image sensor 2 is 60 Hz, and the electronic shutter speed can be changed from 1/500 seconds to 1/60 seconds, for example. The horizontal angle of view φ of the imaging lens 1 is 50 °, and the resolution (number of pixels) of the imaging device 2 is horizontal 640 (= ω) pixels and vertical 480 pixels corresponding to VGA output. For this reason,
ω / (60 × φ) ≈0.2 pixel ≦ 2
It is. Therefore, the threshold is 40 pixels / s.

図3Aには、本実施例における動きベクトル速度[ピクセル/s]に対する撮像素子2の電子シャッタ速度[秒(s)]の制御方法を示す。   FIG. 3A shows a method of controlling the electronic shutter speed [second (s)] of the image sensor 2 with respect to the motion vector speed [pixel / s] in the present embodiment.

図3Aにおいて、動きベクトル速度が零の場合(被写体が静止している場合)は、撮像環境に応じた標準的なプリアンプ5のゲインでの電子シャッタ速度、例えば1/125秒が設定される。そして、動きベクトル速度が零でない場合(被写体が動いている場合)は、電子シャッタ速度は、動きベクトル速度が40ピクセル/sまで速くなるほど、該動きベクトル速度に比例して1/60秒まで遅くなるように設定する。   In FIG. 3A, when the motion vector speed is zero (when the subject is stationary), an electronic shutter speed at a standard gain of the preamplifier 5 corresponding to the imaging environment, for example, 1/125 seconds is set. When the motion vector speed is not zero (when the subject is moving), the electronic shutter speed becomes slower to 1/60 seconds in proportion to the motion vector speed as the motion vector speed increases to 40 pixels / s. Set as follows.

また、電子シャッタ速度の変更に応じて、プリアンプ5のゲインも制御され、露出が一定に維持される。具体的には、動きベクトル速度が速いほど、ゲインが低く設定される。   Further, the gain of the preamplifier 5 is also controlled in accordance with the change in the electronic shutter speed, and the exposure is kept constant. Specifically, the gain is set lower as the motion vector speed is faster.

本実施例では、撮像素子2が60Hzで駆動されるため、人間の一般的な時間分解能である0.05秒の間に3つのフレーム画像が表示される。このため、画角換算の分解能である1分に相当する撮像素子2上での動きベクトル速度40ピクセル/s以上では、電子シャッタ速度を一番遅い1/60秒にすることによって、残像が認識される画像が表示されることを回避している。   In this embodiment, since the image sensor 2 is driven at 60 Hz, three frame images are displayed in 0.05 seconds, which is a general human time resolution. For this reason, at a motion vector speed of 40 pixels / s or more on the image sensor 2 corresponding to 1 minute, which is a resolution converted to an angle of view, an afterimage is recognized by setting the electronic shutter speed to the slowest 1/60 second. This prevents the displayed image from being displayed.

つまり、図10に示した物体が図の左から右へ移動するシーンを撮像したときに、電子シャッタ速度が、例えば1/500秒といった高速であると、図11に示すように残像(3つの画像の重なり)が認識されてしまう。しかし、上述したように、電子シャッタ速度を1/60秒に設定することによって、図12に示すように、画像がぶれて(ぼけて)残像が目立たなくなる。   That is, when a scene in which the object shown in FIG. 10 moves from the left to the right in the figure is captured, if the electronic shutter speed is high, for example, 1/500 seconds, as shown in FIG. Image overlap) is recognized. However, as described above, by setting the electronic shutter speed to 1/60 seconds, as shown in FIG. 12, the image is blurred (blurred) and the afterimage becomes inconspicuous.

図3Bのフローチャートには、システム制御部11で行われる撮像素子2の電子シャッタ速度及びプリアンプ5のゲインの制御手順を示す。この制御は、システム制御部11内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。このことは、以下に説明する他の実施例でも同様である。   The flowchart of FIG. 3B shows a procedure for controlling the electronic shutter speed of the image sensor 2 and the gain of the preamplifier 5 performed by the system control unit 11. This control is executed according to a computer program stored in the system control unit 11. This also applies to other embodiments described below.

まず、システム制御部11は、ステップ(図にはSと記す)101において、2つのフレーム画像から動きベクトルを検出し、動きベクトル速度を演算する。   First, in step (denoted as S in the figure) 101, the system control unit 11 detects a motion vector from two frame images and calculates a motion vector speed.

次に、ステップ102では、動きベクトル速度が零か否かを判別する。零の場合は、ステップ104に進み、電子シャッタ速度を1/125秒に設定するとともに、プリアンプ5のゲインをLow(標準的なゲイン)に設定する。   Next, in step 102, it is determined whether or not the motion vector speed is zero. If zero, the routine proceeds to step 104, where the electronic shutter speed is set to 1/125 seconds, and the gain of the preamplifier 5 is set to Low (standard gain).

また、動きベクトル速度が零でない場合は、ステップ103に進み、動きベクトル速度が40ピクセル/s以上か否かを判別する。40ピクセル/sより遅い場合は、ステップ105に進み、動きベクトル速度に比例した電子シャッタ速度及びそれに応じたプリアンプ5のゲインを設定する。   If the motion vector speed is not zero, the process proceeds to step 103 to determine whether the motion vector speed is 40 pixels / s or more. If it is slower than 40 pixels / s, the process proceeds to step 105, where the electronic shutter speed proportional to the motion vector speed and the gain of the preamplifier 5 corresponding thereto are set.

一方、40ピクセル/s以上である場合は、ステップ106に進み、動きベクトル速度を1/60秒に設定するとともに、プリアンプ5のゲインをHighに設定する。ステップ105及びステップ106で設定されるゲインは、電子シャッタ速度が1/125秒でプリアンプ5のゲインがLowである場合と同一レベルの露出が得られるように設定される。   On the other hand, if it is 40 pixels / s or more, the process proceeds to step 106, the motion vector speed is set to 1/60 seconds, and the gain of the preamplifier 5 is set to High. The gain set in step 105 and step 106 is set so that the same level of exposure as that obtained when the electronic shutter speed is 1/125 seconds and the gain of the preamplifier 5 is low is obtained.

1分相当のピクセル数ω/(60×φ)>2の場合は、図3Bのステップ103において、動きベクトル速度がω/(3×φ)[ピクセル/s]以上か否かを判断し、それより遅い場合はステップ105に、それ以上である場合はステップ106に進めばよい。   If the number of pixels corresponding to 1 minute ω / (60 × φ)> 2, it is determined in step 103 of FIG. 3B whether the motion vector speed is equal to or higher than ω / (3 × φ) [pixels / s]. If it is later than that, the process proceeds to Step 105, and if it is more than that, the process proceeds to Step 106.

なお、上述した各動きベクトル速度に対する電子シャッタ速度は例に過ぎず、任意に選択することができる。   The electronic shutter speed for each motion vector speed described above is merely an example, and can be arbitrarily selected.

また、本実施例では、電子シャッタ速度の変更に応じてプリアンプ5のゲインを制御する場合について説明したが、プリアンプ5のゲインに変えて、撮像レンズ1内に設けられた絞りを制御して、露出を一定に維持するようにしてもよい。   In the present embodiment, the case where the gain of the preamplifier 5 is controlled according to the change in the electronic shutter speed has been described. However, the aperture provided in the imaging lens 1 is controlled instead of the gain of the preamplifier 5, You may make it maintain exposure constant.

さらに、本実施例では、撮像系(ヘッドマウントディスプレイ)に対して被写体が動く場合について説明したが、同様の電子シャッタ制御は、被写体に対して撮像系が動く場合にも行うことができる。このことは、以下の実施例でも同様である。   Furthermore, in this embodiment, the case where the subject moves with respect to the imaging system (head mounted display) has been described, but the same electronic shutter control can be performed when the imaging system moves with respect to the subject. The same applies to the following embodiments.

図4には、本発明の実施例2であるビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイを示している。本実施例でも、ビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイに画像供給装置が接続されて画像観察システムを構成する点は、実施例1と同じである。   FIG. 4 shows a video see-through head mounted display that is Embodiment 2 of the present invention. This embodiment is the same as the first embodiment in that an image supply apparatus is connected to a video see-through head mounted display to constitute an image observation system.

ビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイ21において、撮像レンズ1により形成された被写体像は、CCDセンサやCMOSセンサ等により構成される固体撮像素子2の撮像面上に結像される。撮像素子2は、パルス発生回路4から出力されるタイミングパルス信号に基づいて動作する駆動回路3からの駆動パルス信号により駆動される。撮像レンズ1および撮像素子2により撮像系が構成される。   In the video see-through head mount display 21, the subject image formed by the imaging lens 1 is formed on the imaging surface of the solid-state imaging device 2 constituted by a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like. The image sensor 2 is driven by a drive pulse signal from a drive circuit 3 that operates based on a timing pulse signal output from the pulse generation circuit 4. The imaging lens 1 and the imaging element 2 constitute an imaging system.

撮像素子2からの撮像出力信号は、プリアンプ5にて所定レベルに増幅された後、カメラプロセス回路6に入力される。カメラプロセス回路6は、撮像出力信号に対してガンマ補正等の信号処理を施し、順次フレーム画像を生成する。   An imaging output signal from the imaging device 2 is amplified to a predetermined level by the preamplifier 5 and then input to the camera process circuit 6. The camera process circuit 6 performs signal processing such as gamma correction on the imaging output signal, and sequentially generates frame images.

カメラプロセス回路6において生成された1つのフレーム画像は、フレームメモリ7に書き込まれる。また、これに先だってフレームメモリ7に書き込まれていた1つ前のフレーム画像は、フレームメモリ8に書き込まれる。フレームメモリ7,8に書き込まれた2つのフレーム画像は、動きベクトル検出回路9に入力される。   One frame image generated in the camera process circuit 6 is written in the frame memory 7. Also, the previous frame image written in the frame memory 7 prior to this is written in the frame memory 8. The two frame images written in the frame memories 7 and 8 are input to the motion vector detection circuit 9.

動きベクトル検出回路9は、入力された2つのフレーム画像から、公知の動きベクトル検出方法を用いて、画素毎に被写体の動きの方向と大きさ(速度)を表す動きベクトルを検出する。そして、動きベクトルの検出結果は、マイクロコンピュータにより構成されるシステム制御部11に送られる。   The motion vector detection circuit 9 detects a motion vector representing the direction and magnitude (speed) of the subject motion for each pixel from the input two frame images using a known motion vector detection method. Then, the motion vector detection result is sent to the system control unit 11 constituted by a microcomputer.

また、カメラプロセス回路6において生成されたフレーム画像は、フレームメモリ7を介して画像処理手段としての画素加算回路10にも入力される。   The frame image generated in the camera process circuit 6 is also input to the pixel addition circuit 10 as image processing means via the frame memory 7.

システム制御部11は、入力された動きベクトルにより示される被写体の動き速度(以下、動きベクトル速度という)に応じて、画素加算回路10において画素加算処理を行う画素数、すなわち画素エリアの大きさを制御する。画素加算回路10は、システム制御部11により指定された画素数での画素加算処理とスムージング処理を行う。画素加算処理は、各フレーム画像における動きベクトル速度が所定の閾値以上である画素を中心とした又はこれを含む所定数の画素(画素エリア)の信号を、対応画素同士で加算(及び平均化)して、各フレーム画像での該当画素の信号として出力する処理である。また、スムージング処理は、画素加算処理を行った画素エリアのエッジを滑らかにする処理である。   The system control unit 11 determines the number of pixels to be subjected to pixel addition processing in the pixel addition circuit 10, that is, the size of the pixel area, in accordance with the motion speed of the subject indicated by the input motion vector (hereinafter referred to as motion vector speed). Control. The pixel addition circuit 10 performs pixel addition processing and smoothing processing with the number of pixels specified by the system control unit 11. Pixel addition processing adds (and averages) signals of a predetermined number of pixels (pixel areas) centered on or including pixels having a motion vector speed equal to or higher than a predetermined threshold in each frame image. Thus, this is a process of outputting the corresponding pixel signal in each frame image. The smoothing process is a process for smoothing the edge of the pixel area on which the pixel addition process is performed.

画素加算処理後のフレーム画像は、カメラプロセス回路6を介してLCD等により構成される表示素子15に送られて表示される。観察者は、表示素子15に表示された画像を接眼光学系16を通して観察する。Eは観察者の眼である。   The frame image after the pixel addition processing is sent to the display element 15 constituted by an LCD or the like via the camera process circuit 6 and displayed. The observer observes the image displayed on the display element 15 through the eyepiece optical system 16. E is the observer's eye.

ここで、画素加算処理を行う動きベクトル速度の閾値(第1の動き速度)を、
ω/(60×φ)>2の場合は、ω/(3×φ)[ピクセル/s]
ω/(60×φ)≦2の時、40ピクセル/s
とする。
Here, the threshold of the motion vector speed (first motion speed) for performing the pixel addition process is
When ω / (60 × φ)> 2, ω / (3 × φ) [pixel / s]
When ω / (60 × φ) ≦ 2, 40 pixels / s
And

本実施例では、撮像素子2の駆動周波数は60Hzであり、電子シャッタ速度を、例えば1/500秒から1/60秒まで変化させることができる。また、撮像レンズ1の水平画角φは50°、撮像素子2の解像度(画素数)は、VGA出力に対応した水平640(=ω)ピクセル、垂直480ピクセルである。このため、
ω/(60×φ)≒0.2ピクセル≦2
となる。したがって、上記閾値は40ピクセル/sである。
In this embodiment, the drive frequency of the image sensor 2 is 60 Hz, and the electronic shutter speed can be changed from 1/500 seconds to 1/60 seconds, for example. The horizontal angle of view φ of the imaging lens 1 is 50 °, and the resolution (number of pixels) of the imaging device 2 is horizontal 640 (= ω) pixels and vertical 480 pixels corresponding to VGA output. For this reason,
ω / (60 × φ) ≈0.2 pixel ≦ 2
It becomes. Therefore, the threshold is 40 pixels / s.

図5Aには、本実施例における動きベクトル速度と画素加算を行う画素数との関係を示す。 動きベクトル速度が、0(ピクセル/s)以上で40(ピクセル/s)より遅い場合は、画素加算処理を行わない。また、動きベクトル速度が40(ピクセル/s)以上で80(ピクセル/s)より遅い場合は、4×4画素の画素エリアで画素加算処理を行う。   FIG. 5A shows the relationship between the motion vector speed and the number of pixels on which pixel addition is performed in the present embodiment. When the motion vector speed is 0 (pixel / s) or more and slower than 40 (pixel / s), the pixel addition process is not performed. When the motion vector speed is 40 (pixel / s) or higher and lower than 80 (pixel / s), pixel addition processing is performed in a pixel area of 4 × 4 pixels.

また、動きベクトル速度が80(ピクセル/s)以上で160(ピクセル/s)より遅い場合は、8×8画素の画素エリアで画素加算処理を行う。さらに、動きベクトル速度が、160(ピクセル/s)以上の場合は、16×16画素の画素エリアで画素加算処理を行う。   When the motion vector speed is 80 (pixel / s) or higher and lower than 160 (pixel / s), pixel addition processing is performed in a pixel area of 8 × 8 pixels. Furthermore, when the motion vector speed is 160 (pixels / s) or more, pixel addition processing is performed in a pixel area of 16 × 16 pixels.

本実施例では、撮像素子2が60Hzで駆動されるため、人間の一般的な時間分解能である0.05秒の間に3つのフレーム画像が表示される。このため、撮像素子2上での動きベクトル速度が速いほど画素加算する画素数を増やすことによって、残像が認識される画像が表示されることを回避している。   In this embodiment, since the image sensor 2 is driven at 60 Hz, three frame images are displayed in 0.05 seconds, which is a general human time resolution. For this reason, by increasing the number of pixels to be added as the motion vector speed on the image sensor 2 increases, it is possible to avoid displaying an image in which an afterimage is recognized.

また、画素毎に動きベクトル速度を算出し、動きベクトル速度が上記閾値以上の画素を中心とした所定画素数のエリアで画素加算処理を行うことにより、動きの少ない背景等の画像部分の画質を低下させることなく、高速で動く被写体に対する残像を除去できる。さらに、画素加算処理を行った画素エリアでスムージング処理を行うことで、動く被写体の輪郭がギザギザになった不自然な画像が観察されてしまうことを防止している。   In addition, the motion vector speed is calculated for each pixel, and pixel addition processing is performed in an area with a predetermined number of pixels centering on the pixels whose motion vector speed is equal to or greater than the threshold value, thereby reducing the image quality of the image portion such as the background with less motion. It is possible to remove afterimages on a subject moving at high speed without being reduced. Furthermore, by performing the smoothing process in the pixel area where the pixel addition process has been performed, it is possible to prevent an unnatural image in which the contour of the moving subject is jagged from being observed.

つまり、図10に示した物体が図の左から右へ移動するシーンを撮像したときには、図11に示すように残像(3つの画像の重なり)が観察されるような画像とはならず、図12に示すように画像がぶれて(ぼけて)残像が目立たなくなる。   That is, when a scene in which the object shown in FIG. 10 moves from the left to the right in the figure is captured, an afterimage (overlapping of three images) is not observed as shown in FIG. As shown in FIG. 12, the image is blurred (blurred) and the afterimage becomes inconspicuous.

図5Bのフローチャートには、システム制御部11で行われる画素加算処理での画素数設定制御の手順を示す。   The flowchart of FIG. 5B shows a procedure for controlling the number of pixels in the pixel addition process performed by the system control unit 11.

まず、システム制御部11は、ステップ(図にはSと記す)201において、2つのフレーム画像から動きベクトルを検出し、動きベクトル速度を演算する。   First, in step (denoted as S in the figure) 201, the system control unit 11 detects a motion vector from two frame images and calculates a motion vector speed.

次に、ステップ202では、動きベクトル速度Vが、0≦V<40(ピクセル/s)か否かを判別する。動きベクトル速度Vがこの範囲であれば、ステップS205に進み、画素加算処理を行わない。また、動きベクトル速度Vがこの範囲でなければ、ステップS203に進む。   Next, in step 202, it is determined whether or not the motion vector velocity V is 0 ≦ V <40 (pixels / s). If the motion vector speed V is within this range, the process proceeds to step S205, and the pixel addition process is not performed. If the motion vector speed V is not within this range, the process proceeds to step S203.

ステップ203では、動きベクトル速度Vが、40≦V<80(ピクセル/s)か否かを判別する。動きベクトル速度Vがこの範囲であれば、ステップS206に進み、画素加算処理を行う画素数を、4×4画素に設定する。また、動きベクトル速度Vがこの範囲でなければ、ステップS204に進む。   In step 203, it is determined whether or not the motion vector speed V is 40 ≦ V <80 (pixels / s). If the motion vector speed V is within this range, the process proceeds to step S206, and the number of pixels to be subjected to pixel addition processing is set to 4 × 4 pixels. If the motion vector speed V is not within this range, the process proceeds to step S204.

ステップ204では、動きベクトル速度Vが、80≦V<160(ピクセル/s)か否かを判別する。動きベクトル速度Vがこの範囲であれば、ステップS207に進み、画素加算処理を行う画素数を、8×8画素に設定する。また、動きベクトル速度Vがこの範囲でなければ、ステップS208に進む。   In step 204, it is determined whether or not the motion vector speed V is 80 ≦ V <160 (pixels / s). If the motion vector speed V is within this range, the process proceeds to step S207, and the number of pixels to be subjected to pixel addition processing is set to 8 × 8 pixels. If the motion vector speed V is not within this range, the process proceeds to step S208.

ステップ208では、V≧160(ピクセル/s)であるとして、画素加算処理を行う画素数を、16×16画素に設定する。   In step 208, assuming that V ≧ 160 (pixels / s), the number of pixels to be subjected to pixel addition processing is set to 16 × 16 pixels.

なお、ω/(60×φ)>2である場合は、図5Bのステップ202,203においてそれぞれ、0≦V<ω/(3×φ)[ピクセル/s]か否か、ω/(3×φ)≦V<80ピクセル/sか否かを判断すればよい。   Note that if ω / (60 × φ)> 2, whether or not 0 ≦ V <ω / (3 × φ) [pixel / s] in each of steps 202 and 203 in FIG. 5B, ω / (3 It may be determined whether or not xφ) ≦ V <80 pixels / s.

また、上述した各動きベクトル速度に対する画素加算処理を行う画素数は例に過ぎず、任意に選択することができる。   The number of pixels to be subjected to pixel addition processing for each motion vector speed described above is merely an example, and can be arbitrarily selected.

図6には、本発明の実施例3であるビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイを示している。本実施例でも、ビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイに画像供給装置が接続されて画像観察システムを構成する点は、実施例1と同じである。   FIG. 6 shows a video see-through type head mounted display which is Embodiment 3 of the present invention. This embodiment is the same as the first embodiment in that an image supply apparatus is connected to a video see-through head mounted display to constitute an image observation system.

ビデオシースルー型ヘッドマウントディスプレイ22において、撮像レンズ1により形成された被写体像は、CCDセンサやCMOSセンサ等により構成される固体撮像素子2の撮像面上に結像される。撮像素子2は、パルス発生回路4から出力されるタイミングパルス信号に基づいて動作する駆動回路3からの駆動パルス信号により駆動される。撮像レンズ1および撮像素子2により撮像系が構成される。   In the video see-through type head mounted display 22, the subject image formed by the imaging lens 1 is formed on the imaging surface of the solid-state imaging device 2 constituted by a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like. The image sensor 2 is driven by a drive pulse signal from a drive circuit 3 that operates based on a timing pulse signal output from the pulse generation circuit 4. The imaging lens 1 and the imaging element 2 constitute an imaging system.

撮像素子2からの撮像出力信号は、プリアンプ5にて所定レベルに増幅された後、カメラプロセス回路6に入力される。カメラプロセス回路6は、撮像出力信号に対してガンマ補正等の信号処理を施し、順次フレーム画像を生成する。   An imaging output signal from the imaging device 2 is amplified to a predetermined level by the preamplifier 5 and then input to the camera process circuit 6. The camera process circuit 6 performs signal processing such as gamma correction on the imaging output signal, and sequentially generates frame images.

カメラプロセス回路6において生成された1つのフレーム画像は、フレームメモリ7に書き込まれる。また、これに先だってフレームメモリ7に書き込まれていた1つ前のフレーム画像は、フレームメモリ8に書き込まれる。フレームメモリ7,8に書き込まれた2つのフレーム画像は、動きベクトル検出回路9に入力される。   One frame image generated in the camera process circuit 6 is written in the frame memory 7. Also, the previous frame image written in the frame memory 7 prior to this is written in the frame memory 8. The two frame images written in the frame memories 7 and 8 are input to the motion vector detection circuit 9.

動きベクトル検出回路9は、入力された2つのフレーム画像から、公知の動きベクトル検出方法を用いて、画素毎に被写体の動きの方向と大きさ(速度)を表す動きベクトルを検出する。そして、動きベクトルの検出結果は、マイクロコンピュータにより構成されるシステム制御部11に送られる。   The motion vector detection circuit 9 detects a motion vector representing the direction and magnitude (speed) of the subject motion for each pixel from the input two frame images using a known motion vector detection method. Then, the motion vector detection result is sent to the system control unit 11 constituted by a microcomputer.

また、カメラプロセス回路6において生成されたフレーム画像は、フレームメモリ7を介して画像処理手段としての画素加算回路10′にも入力される。画素加算回路10′では、フレーム画像間での画素加算処理を行う。   The frame image generated in the camera process circuit 6 is also input to the pixel addition circuit 10 ′ serving as image processing means via the frame memory 7. The pixel addition circuit 10 ′ performs pixel addition processing between frame images.

システム制御部11は、入力された動きベクトルにより示される被写体の動き速度(以下、動きベクトル速度という)に応じて、撮像素子2の電子シャッタ速度の制御と、画素加算回路10′でのフレーム画像間での画素加算処理の制御とを行う。なお、電子シャッタ速度の制御方法は、実施例1と同様である。また、本実施例でのフレーム画像間での画素加算処理は、各フレーム画像の全画素について行う。   The system control unit 11 controls the electronic shutter speed of the image sensor 2 and the frame image in the pixel addition circuit 10 ′ according to the motion speed of the subject (hereinafter referred to as motion vector speed) indicated by the input motion vector. Control of pixel addition processing between them. The method for controlling the electronic shutter speed is the same as that in the first embodiment. Further, the pixel addition processing between the frame images in the present embodiment is performed for all the pixels of each frame image.

画素加算処理後のフレーム画像は、カメラプロセス回路6を介してLCD等により構成される表示素子15に送られて表示される。観察者は、表示素子15に表示された画像を接眼光学系16を通して観察する。Eは観察者の眼である。   The frame image after the pixel addition processing is sent to the display element 15 constituted by an LCD or the like via the camera process circuit 6 and displayed. The observer observes the image displayed on the display element 15 through the eyepiece optical system 16. E is the observer's eye.

ここで、画素加算処理を行う動きベクトル速度の閾値(第1の動き速度)を、
ω/(60×φ)>2の場合は、ω/(3×φ)[ピクセル/s]
ω/(60×φ)≦2の時、40ピクセル/s
とよい。
Here, the threshold of the motion vector speed (first motion speed) for performing the pixel addition process is
When ω / (60 × φ)> 2, ω / (3 × φ) [pixel / s]
When ω / (60 × φ) ≦ 2, 40 pixels / s
Good.

本実施例では、撮像素子2の駆動周波数は60Hzであり、電子シャッタ速度を、例えば1/500秒から1/60秒まで変化させることができる。また、撮像レンズ1の水平画角φは50°、撮像素子2の解像度(画素数)は、VGA出力に対応した水平640(=ω)ピクセル、垂直480ピクセルである。このため、
ω/(60×φ)≒0.2ピクセル≦2
となる。したがって、上記閾値は40ピクセル/sである。
In this embodiment, the drive frequency of the image sensor 2 is 60 Hz, and the electronic shutter speed can be changed from 1/500 seconds to 1/60 seconds, for example. The horizontal angle of view φ of the imaging lens 1 is 50 °, and the resolution (number of pixels) of the imaging device 2 is horizontal 640 (= ω) pixels and vertical 480 pixels corresponding to VGA output. For this reason,
ω / (60 × φ) ≈0.2 pixel ≦ 2
It becomes. Therefore, the threshold is 40 pixels / s.

また、撮像素子2が60Hzで駆動されるため、人間の一般的な時間分解能である0.05秒の間に3つのフレーム画像が表示される。このため、撮像素子2上での動きベクトル速度が速いほど画素加算するフレーム数を増やすことによって、残像が認識される画像が表示されることを回避できる。   Further, since the image sensor 2 is driven at 60 Hz, three frame images are displayed in 0.05 seconds, which is a general human time resolution. For this reason, it is possible to avoid displaying an image in which an afterimage is recognized by increasing the number of frames to which pixels are added as the motion vector speed on the image sensor 2 increases.

つまり、動きベクトル速度が、0(ピクセル/s)以上で40(ピクセル/s)より遅い場合は、その画素を含むフレーム画像間の画素加算処理は行わない。しかし、動きベクトル速度が、40(ピクセル/s)以上の場合は、その画素を含むフレーム画像間の画素加算処理を行う。   That is, when the motion vector speed is 0 (pixel / s) or more and slower than 40 (pixel / s), pixel addition processing between frame images including the pixel is not performed. However, when the motion vector speed is 40 (pixels / s) or more, pixel addition processing is performed between frame images including the pixel.

このように、フレーム画像間の画素加算処理を、動きベクトル速度が速い画素を含むフレーム画像に対してのみ行うことによって、動きの少ない背景等の画像部分の画質を低下させることなく、高速で動く被写体に対する残像を除去できる。   In this way, pixel addition processing between frame images is performed only on frame images that include pixels with a fast motion vector speed, thereby moving at high speed without degrading the image quality of image portions such as backgrounds with little motion. Afterimages on the subject can be removed.

つまり、図10に示した物体が図の左から右へ移動するシーンを撮像したときには、図11に示すように残像(3つの画像の重なり)が観察されるような画像とはならず、図12に示すように画像がぶれて(ぼけて)残像が目立たなくなる。   That is, when a scene in which the object shown in FIG. 10 moves from the left to the right in the figure is captured, an afterimage (overlapping of three images) is not observed as shown in FIG. As shown in FIG. 12, the image is blurred (blurred) and the afterimage becomes inconspicuous.

さらに、このフレーム画像間の画素加算処理に併せて、実施例1と同様な電子シャッタ速度の制御(及びプリアンプ5のゲイン又は絞りの制御)を行うことで、より効果的に高速で動く被写体に対する残像を除去できる。   Further, in conjunction with the pixel addition processing between the frame images, the electronic shutter speed control (and the gain or aperture control of the preamplifier 5) similar to that in the first embodiment is performed, so that the subject moving more effectively at high speed can be obtained. Afterimage can be removed.

図5Bのフローチャートには、システム制御部11で行われる電子シャッタ速度とフレーム画像間での画素加算処理の制御手順を示す。   The flowchart of FIG. 5B shows a control procedure for pixel addition processing between the electronic shutter speed and the frame image performed by the system control unit 11.

まず、システム制御部11は、ステップ(図にはSと記す)301において、2つのフレーム画像から動きベクトルを検出し、動きベクトル速度を演算する。   First, in step (denoted as S in the figure) 301, the system control unit 11 detects a motion vector from two frame images and calculates a motion vector speed.

次に、ステップ302では、動きベクトル速度Vが、0≦V<40(ピクセル/s)か否かを判別する。動きベクトル速度Vがこの範囲であれば、ステップS303に進み、画素加算処理を行わない。また、動きベクトル速度Vがこの範囲でなければ、ステップS304に進み、フレーム画像間での画素加算処理を行う。   Next, in step 302, it is determined whether or not the motion vector speed V is 0 ≦ V <40 (pixels / s). If the motion vector speed V is within this range, the process proceeds to step S303, and the pixel addition process is not performed. If the motion vector speed V is not within this range, the process proceeds to step S304 to perform pixel addition processing between frame images.

また、ステップ301で動きベクトル速度を求めた後、ステップ302以降の処理と並行して、図3Bに示したステップ102に進み、電子シャッタ速度の制御を行う。   Further, after obtaining the motion vector speed in step 301, the process proceeds to step 102 shown in FIG. 3B in parallel with the processing in step 302 and subsequent steps, and the electronic shutter speed is controlled.

なお、画素加算処理を行うフレーム画像数は、|0.033×H|フレーム以上に設定するとよい。   Note that the number of frame images to be subjected to the pixel addition processing may be set to | 0.033 × H |

本実施例では、H=60Hzであるため、画素加算処理を行うべきフレーム画像数は、1.98フレーム以上となり、少なくとも2フレームを加算している。   In this embodiment, since H = 60 Hz, the number of frame images to be subjected to pixel addition processing is 1.98 frames or more, and at least two frames are added.

また、上記各実施例では、1フレーム画像を1画像単位として動きベクトルの検出や画素加算処理を行う場合について説明したが、1フィールド画像を1画像単位として動きベクトルの検出や画素加算処理を行うようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the case where the motion vector is detected and the pixel addition process is performed with one frame image as one image unit is described. However, the motion vector is detected and the pixel addition process is performed with one field image as one image unit. You may do it.

本発明の実施例1である画像観察システムの構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of an image observation system that is Embodiment 1 of the present invention. 実施例1のヘッドマウントディスプレイにおける画角、水平解像度及び被写体の動き速度に関する説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram regarding the angle of view, the horizontal resolution, and the movement speed of the subject in the head mounted display of the first embodiment. 実施例1のヘッドマウントディスプレイにおける動きベクトル速度と電子シャッタ速度との関係を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a motion vector speed and an electronic shutter speed in the head mounted display according to the first embodiment. 実施例1のヘッドマウントディスプレイにおける制御手順を示すフローチャート。5 is a flowchart illustrating a control procedure in the head mounted display according to the first embodiment. 本発明の実施例2であるヘッドマウントディスプレイの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the head mounted display which is Example 2 of this invention. 実施例2のヘッドマウントディスプレイにおける動きベクトル速度と画像加算を行う画素数との関係を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a motion vector speed and the number of pixels on which image addition is performed in the head-mounted display of Example 2. 実施例2のヘッドマウントディスプレイにおける制御手順を示すフローチャート。9 is a flowchart illustrating a control procedure in the head mounted display according to the second embodiment. 本発明の実施例3であるヘッドマウントディスプレイの構成を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a head mounted display that is Embodiment 3 of the present invention. 実施例3のヘッドマウントディスプレイにおける制御手順を示すフローチャート。10 is a flowchart illustrating a control procedure in the head mounted display according to the third embodiment. 本発明の課題を説明するための図。The figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図。The figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図。The figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図。The figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の実施例の効果を説明するための図。The figure for demonstrating the effect of the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 撮像レンズ
2 固体撮像素子
3 駆動回路
4 パルス発生回路
5 プリアンプ
6 カメラプロセス回路
7,8 フレームメモリ
9 動きベクトル検出回路
10,10′ 画素加算回路
11 システム制御部
15 表示素子
16 接眼光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging lens 2 Solid-state image sensor 3 Drive circuit 4 Pulse generation circuit 5 Preamplifier 6 Camera process circuit 7, 8 Frame memory 9 Motion vector detection circuit 10, 10 'Pixel addition circuit 11 System control part 15 Display element 16 Eyepiece optical system

Claims (17)

撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、
前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、
該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系と、
前記生成された画像から被写体の動きを検出する動き検出手段と、
該動き検出部で検出された被写体の動き速度に応じて、前記撮像素子の電子シャッタ速度を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像観察装置。
An imaging system including an imaging element and imaging a subject;
A display element for displaying an image generated based on an output signal from the imaging element;
An eyepiece optical system for observing an image displayed on the display element;
Movement detection means for detecting movement of a subject from the generated image;
An image observation apparatus comprising: a control unit that controls an electronic shutter speed of the image pickup device in accordance with a movement speed of a subject detected by the movement detection unit.
前記制御手段は、前記動き速度が速いほど前記電子シャッタ速度を遅くすることを特徴とする請求項1に記載の画像観察装置。   The image observation apparatus according to claim 1, wherein the control unit decreases the electronic shutter speed as the movement speed increases. 前記制御手段は、前記動き速度が第1の動き速度より速い場合は、遅い場合に比べて、前記電子シャッタ速度を遅くすることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像観察装置。   3. The image observation apparatus according to claim 1, wherein when the movement speed is higher than the first movement speed, the control unit decreases the electronic shutter speed as compared with a case where the movement speed is lower. 前記撮像素子からの出力信号を増幅するプリアンプを有し、
前記制御手段は、前記動き速度に応じて、前記プリアンプのゲインを制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の画像観察装置。
A preamplifier for amplifying an output signal from the image sensor;
The image observation apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls a gain of the preamplifier according to the movement speed.
前記制御手段は、前記動き速度が速いほど前記ゲインを低くすることを特徴とする請求項4に記載の画像観察装置。   The image observation apparatus according to claim 4, wherein the control unit decreases the gain as the moving speed increases. 前記制御手段は、前記動き速度が第1の動き速度より速い場合は、遅い場合に比べて、前記ゲインを低くすることを特徴とする請求項5に記載の画像観察装置。   The image observation apparatus according to claim 5, wherein the control unit lowers the gain when the movement speed is higher than the first movement speed as compared with a case where the movement speed is low. 撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、
前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、
該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系と、
前記生成された画像から被写体の動きを検出する動き検出手段と、
前記生成された画像における前記動き検出手段により被写体の動きが検出された画素を含む画素エリアで画素加算及びスムージング処理を行う画像処理手段と、
前記動き検出部で検出された被写体の動き速度に応じて、前記画素エリアの大きさを変更する制御手段とを有することを特徴とする画像観察装置。
An imaging system including an imaging element and imaging a subject;
A display element for displaying an image generated based on an output signal from the imaging element;
An eyepiece optical system for observing an image displayed on the display element;
Movement detection means for detecting movement of a subject from the generated image;
Image processing means for performing pixel addition and smoothing processing in a pixel area including pixels in which movement of the subject is detected by the motion detection means in the generated image;
An image observation apparatus comprising: control means for changing the size of the pixel area in accordance with the movement speed of the subject detected by the movement detection unit.
撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、
前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、
該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系と、
前記生成された画像から被写体の動きを検出する動き検出手段と、
前記生成された画像における前記動き検出手段により被写体の動きが検出された画素を含む画素エリアで画素加算及びスムージング処理を行う画像処理手段と、
前記動き検出部で検出された被写体の動き速度が第1の動き速度より速い場合に、前記画像処理手段に前記画素エリアでの前記画素加算及びスムージング処理を行わせる制御手段とを有することを特徴とする画像観察装置。
An imaging system including an imaging element and imaging a subject;
A display element for displaying an image generated based on an output signal from the imaging element;
An eyepiece optical system for observing an image displayed on the display element;
Movement detection means for detecting movement of a subject from the generated image;
Image processing means for performing pixel addition and smoothing processing in a pixel area including pixels in which movement of the subject is detected by the motion detection means in the generated image;
Control means for causing the image processing means to perform the pixel addition and smoothing processing in the pixel area when the motion speed of the subject detected by the motion detection unit is faster than the first motion speed. An image observation apparatus.
撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、
前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、
該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系と、
前記生成された画像から被写体の動きを検出する動き検出手段と、
前記生成された画像であって複数のフレーム画像に対して画素加算処理を行う画像処理手段と、
前記動き検出部で検出された被写体の動き速度が第1の動き速度より速い場合に、前記画像処理手段に前記複数のフレーム画像に対する前記画素加算処理を行わせることを特徴とする画像観察装置。
An imaging system including an imaging element and imaging a subject;
A display element for displaying an image generated based on an output signal from the imaging element;
An eyepiece optical system for observing an image displayed on the display element;
Movement detection means for detecting movement of a subject from the generated image;
Image processing means for performing pixel addition processing on the generated image and a plurality of frame images;
An image observation apparatus that causes the image processing means to perform the pixel addition processing on the plurality of frame images when the motion speed of the subject detected by the motion detection unit is faster than a first motion speed.
前記撮像素子の駆動周波数がHヘルツであるとき、
前記画像処理手段は、|0.033×H|フレーム以上のフレーム画像に対して前記画素加算処理を行うことを特徴とする請求項9に記載の画像観察装置。
When the drive frequency of the image sensor is H hertz,
The image observation apparatus according to claim 9, wherein the image processing unit performs the pixel addition process on a frame image of | 0.033 × H | frames or more.
前記撮像系の特定方向での画角をφ°、前記撮像素子の該特定方向での解像度をωピクセルとするとき、ω/(60×φ)>2の場合は、前記第1の動き速度は、ω/(3×φ)ピクセル/sであることを特徴とする請求項3,6,8又は9に記載の画像処理装置。   When the angle of view in the specific direction of the imaging system is φ ° and the resolution of the imaging element in the specific direction is ω pixels, and ω / (60 × φ)> 2, the first motion speed The image processing apparatus according to claim 3, 6, 8, or 9, wherein ω / (3 × φ) pixels / s. 前記撮像系の特定方向での画角をφ°、前記撮像素子の該特定方向での解像度をωピクセルとするとき、ω/(60×φ)≦2の場合は、前記第1の動き速度は、40ピクセル/sであることを特徴とする請求項3,6,8又は9に記載の画像観察装置。   When the angle of view in the specific direction of the imaging system is φ ° and the resolution of the imaging element in the specific direction is ω pixels, the first motion speed is obtained when ω / (60 × φ) ≦ 2. The image observation apparatus according to claim 3, wherein the image observation device is 40 pixels / s. 請求項1から12のいずれか1つに記載の画像観察装置と、
該画像観察装置に対して、前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像に合成される画像を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像観察システム。
An image observation apparatus according to any one of claims 1 to 12,
An image observation system comprising: an image supply device that supplies an image synthesized with an image generated based on an output signal from the image sensor to the image observation device.
撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系とを有する画像観察装置の制御方法であって、
前記生成された画像から被写体の動きを検出する検出ステップと、
該検出ステップで検出された被写体の動き速度に応じて、前記撮像素子の電子シャッタ速度を制御するステップとを有することを特徴とする画像観察装置の制御方法。
An imaging system that includes an imaging device and images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and an eyepiece optical system for observing the image displayed on the display device A method of controlling an image observation apparatus comprising:
A detection step of detecting a movement of a subject from the generated image;
And a step of controlling the electronic shutter speed of the image sensor in accordance with the movement speed of the subject detected in the detection step.
撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系とを有する画像観察装置の制御方法であって、
前記生成された画像から被写体の動きを検出する検出ステップと、
前記生成された画像における前記検出ステップにより被写体の動きが検出された画素を含む画素エリアで画素加算及びスムージング処理を行う処理ステップとを有し、
前記処理ステップにおいて、前記検出ステップで検出された被写体の動き速度に応じて、前記画素エリアの大きさを変更することを特徴とする画像観察装置の制御方法。
An imaging system that includes an imaging device and images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and an eyepiece optical system for observing the image displayed on the display device A method of controlling an image observation apparatus comprising:
A detection step of detecting a movement of a subject from the generated image;
A process step of performing pixel addition and smoothing processing in a pixel area including a pixel in which movement of a subject is detected by the detection step in the generated image,
In the processing step, the size of the pixel area is changed in accordance with the movement speed of the subject detected in the detection step.
撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系とを有する画像観察装置の制御方法であって、
前記生成された画像から被写体の動きを検出する検出ステップと、
前記生成された画像における前記検出ステップにより被写体の動きが検出された画素を含む画素エリアで画素加算及びスムージング処理を行う処理ステップとを有し、
前記処理ステップにおいて、前記検出ステップで検出された被写体の動き速度が第1の動き速度より速い場合に、前記画素エリアでの前記画素加算及びスムージング処理を行うことを特徴とする画像観察装置の制御方法。
An imaging system that includes an imaging device and images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and an eyepiece optical system for observing the image displayed on the display device A method of controlling an image observation apparatus comprising:
A detection step of detecting a movement of a subject from the generated image;
A process step of performing pixel addition and smoothing processing in a pixel area including a pixel in which movement of a subject is detected by the detection step in the generated image,
In the processing step, when the motion speed of the subject detected in the detection step is faster than the first motion speed, the pixel addition and smoothing processing is performed in the pixel area. Method.
撮像素子を含み、被写体を撮像する撮像系と、前記撮像素子からの出力信号に基づいて生成された画像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された画像を観察するための接眼光学系とを有する画像観察装置の制御方法であって、
前記生成された画像から被写体の動きを検出する検出ステップと、
前記生成された画像であって複数のフレーム画像に対して画素加算処理を行う処理ステップとを有し、
前記処理ステップにおいて、前記検出ステップで検出された被写体の動き速度が第1の動き速度より速い場合に、前記複数のフレーム画像に対して前記画素加算処理を行うことを特徴とする画像観察装置の制御方法。
An imaging system that includes an imaging device and images a subject, a display device that displays an image generated based on an output signal from the imaging device, and an eyepiece optical system for observing the image displayed on the display device A method of controlling an image observation apparatus comprising:
A detection step of detecting a movement of a subject from the generated image;
And a processing step of performing pixel addition processing on the generated image and a plurality of frame images,
In the processing step, when the movement speed of the subject detected in the detection step is faster than the first movement speed, the pixel addition process is performed on the plurality of frame images. Control method.
JP2006236437A 2006-08-31 2006-08-31 Image observation apparatus Pending JP2008060981A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006236437A JP2008060981A (en) 2006-08-31 2006-08-31 Image observation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006236437A JP2008060981A (en) 2006-08-31 2006-08-31 Image observation apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008060981A true JP2008060981A (en) 2008-03-13

Family

ID=39243212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006236437A Pending JP2008060981A (en) 2006-08-31 2006-08-31 Image observation apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008060981A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014143666A (en) * 2012-12-28 2014-08-07 Canon Inc Imaging device, imaging apparatus, control method of the same and control program
WO2016009940A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 浜松ホトニクス株式会社 Solid-state imaging device, x-ray imaging system, and solid-state imaging device driving method
WO2022225102A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 한화테크윈 주식회사 Adjustment of shutter value of surveillance camera via ai-based object recognition

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014143666A (en) * 2012-12-28 2014-08-07 Canon Inc Imaging device, imaging apparatus, control method of the same and control program
WO2016009940A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 浜松ホトニクス株式会社 Solid-state imaging device, x-ray imaging system, and solid-state imaging device driving method
JP2016019708A (en) * 2014-07-16 2016-02-04 浜松ホトニクス株式会社 Solid-state imaging device, x-ray imaging system, and solid-state imaging device driving method
US10225491B2 (en) 2014-07-16 2019-03-05 Hamamatsu Photonics K.K. Solid-state imaging device, X-ray imaging system, and solid-state imaging device driving method
WO2022225102A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 한화테크윈 주식회사 Adjustment of shutter value of surveillance camera via ai-based object recognition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9019387B2 (en) Imaging device and method of obtaining image
US7782362B2 (en) Image pickup device for changing a resolution of frames and generating a static image based on information indicating the frames
JP6135848B2 (en) Imaging apparatus, image processing apparatus, and image processing method
JP5713885B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, program, and storage medium
JP6214421B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
JP6128458B2 (en) Imaging apparatus and image processing method
JP2011188481A (en) Imaging device
JP2007281555A (en) Imaging apparatus
JP2010114752A (en) Device and method of imaging and program
US10373293B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and storage medium
WO2021261248A1 (en) Image processing device, image display system, method, and program
JP2010199727A (en) Imager
JP2008060981A (en) Image observation apparatus
US11095824B2 (en) Imaging apparatus, and control method and control program therefor
JP6513309B2 (en) Image synthesizing device, image synthesizing method, and image synthesizing program
JP6463190B2 (en) Imaging apparatus, control method therefor, and program
JP2014230088A (en) Image adjustment device, image adjustment method, image adjustment program, and imaging device
JP2009065519A (en) Image processing apparatus
JP2013258537A (en) Imaging apparatus and image display method of the same
JP2007124273A (en) Imaging apparatus
JP2006287813A (en) Three-dimensional image display device
JP2009296224A (en) Imaging means and program
JP6157274B2 (en) Imaging apparatus, information processing method, and program
WO2016067507A1 (en) Image processing apparatus, monitoring camera system, image processing method and program
JP2012080411A (en) Imaging apparatus and control method therefor